4.1划时代的发现4.2探究感应电流的产生条件 同步练习（解析版）
文档属性
| 名称 | 4.1划时代的发现4.2探究感应电流的产生条件 同步练习（解析版） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 235.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-01-22 12:33:32 | ||
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文档简介
第四章 第1、2节 划时代的发现 探究感应电流的产生条件
1．(2019·辽源市田家炳高级中学高二模拟)一个闭合线圈中没有产生感应电流，因此可以得出( )
A．此时该处一定没有磁场
B．此时该处一定没有磁场的变化
C．闭合线圈的面积一定没有变化
D．穿过线圈平面的磁通量一定没有变化
解析：选D 根据感应电流的产生条件——闭合线圈磁通量发生变化，故一个闭合线圈中没有感应电流的产生，一定是穿过线圈平面的磁通量没有变化，D选项正确．
2．(2019·平罗月考)关于磁通量，下列说法正确的是( )
A．面积S一定的线圈放在匀强磁场中时，穿过线圈平面的磁通量是一定的
B．穿过线圈平面的磁通量越小，则该磁场的磁感应强度也越小
C．穿过线圈平面的磁通量为零，则线圈所在处的磁感应强度一定为零
D．穿过线圈平面的磁通量为零，线圈所在处的磁感应强度可能很大
解析：选D 根据磁通量的定义式Φ＝BScos θ可知，磁通量的大小与面积和磁感应强度的夹角有关，A选项错误；穿过线圈平面的磁通量越小，该磁场的磁感应强度不一定小，可能是夹角大，B选项错误；当线圈平面磁感应强度平行时，磁通量为零，磁感应强度不为零，可能很大，C选项错误，D选项正确．
3．如图所示实验装置中用于研究电磁感应现象的是( )
解析：选B 选项A是用来探究影响安培力的大小因素的实验装置；选项B是研究电磁感应现象的实验装置，观察导体棒在磁场中做切割磁感线运动时，电流表中是否会产生感应电流；选项C是用来探究安培力的方向与哪些因素有关的实验装置；选项D是奥斯特实验装置，证明通电导线周围存在磁场，故B正确．
4.(2018·泸县期中)如图，在竖直向下的匀强磁场中，有一闭合导体环，环面与磁场方向垂直，当导体环在磁场中完成下述运动时，可能产生感应电流的是( )
A．导体环保持水平方向在磁场中向上或向下运动
B．导体环保持水平方向向左或向右加速平动
C．导体环以垂直环面，通过环心的轴转动
D．导体环以一条直径为轴，在磁场中转动
解析：选D 闭合回路磁通量发生变化，产生感应电流，导体环在磁场中向上或向下运动，磁通量不变，导体环向左或向右加速平动，磁通量也不变，不产生感应电流，A、B选项错误；导体环以垂直环面，通过环心的轴转动，穿过线圈的磁通量仍不变，不产生感应电流，C选项错误；导体环以一条直径为轴，在磁场中转动时，有效面积S在变化，磁通量变化，将产生感应电流，D选项正确．
5.如图所示，在条形磁铁的外面套着一个闭合金属弹簧线圈P，现用力从四周拉弹簧线圈，使线圈包围的面积变大，则下列关于穿过弹簧线圈磁通量的变化以及线圈中是否有感应电流产生的说法中，正确的是( )
A．磁通量增大，有感应电流产生
B．磁通量增大，无感应电流产生
C．磁通量减小，有感应电流产生
D．磁通量减小，无感应电流产生
解析：选C 本题中条形磁铁磁感线的分布如图所示(从上向下看)．
磁通量是指穿过一个面的磁感线的多少，由于竖直向上的和竖直向下的磁感线要抵消一部分，当弹簧线圈P的面积扩大时，竖直向下的磁感线条数增加，而竖直向上的磁感线条数是一定的，故穿过这个面的磁通量将减小，回路中会有感应电流产生.
6．如图所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环a，下列各种情况中铜环a中没有感应电流的是( )
A．将开关突然断开的瞬间
B．线圈中通以恒定的电流
C．通电时，使滑动变阻器的滑片P做加速移动
D．通电时，使滑动变阻器的滑片P做匀速移动
解析：选B 将电键突然断开的瞬间，线圈产生的磁场从有到无，穿过铜环a的磁通量减小，产生感应电流，故A不符合题意；线圈中通以恒定的电流时，线圈产生稳恒的磁场，穿过铜环a的磁通量不变，没有感应电流产生，故B符合题意；通电时，使变阻器的滑片P做加速滑动时，变阻器接入电路的电阻变化，回路中电流变化，线圈产生的磁场变化，穿过铜环a磁通量变化，产生感应电流，故C不符合题意；通电时，使变阻器的滑片P做匀速滑动时，变阻器接入电路的电阻减小，回路中电流增大，线圈产生的磁场增强，穿过铜环a磁通量增大，产生感应电流，故D不符合题意．
7．磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图所示，通有恒定电流的直导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由位置1平移到位置2，第二次将线框由位置1绕cd边翻转到位置2，设前后两次通过线框的磁通量变化分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则( )
A．ΔΦ1>ΔΦ2 B．ΔΦ1＝ΔΦ2
C．ΔΦ1<ΔΦ2 D．无法确定
解析：选C 第一次将线框由位置1平移到位置2，磁感线从线框的同一侧穿入，ΔΦ1为前后两位置磁通量的绝对值之差．第二次将线框由位置1绕cd边翻转到位置2，磁感线从线框的不同侧穿入，ΔΦ2为前后两位置磁通量的绝对值之和．故ΔΦ1<ΔΦ2，选项C正确．
8．如图所示，是“研究电磁感应现象”的实验装置．
(1)将图中所缺导线补充完整．
(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后，将原线圈迅速插入副线圈中，电流计指针将________(选填“向左”“向右”或“不”)偏转．
(3)原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向右移动时，电流计指针将________(选填“向左”“向右”或“不”)偏转．
解析：(1)“研究电磁感应现象”的实验电路分两部分，一部分是含有电源的电路，另一部分是含有电流计的电路，要使原线圈产生磁场必须对其通电，故电源、开关、滑动变阻器、原线圈组成闭合电路，灵敏电流计与副线圈组成另一个闭合电路，如图所示：
(2)闭合开关时，穿过副线圈的磁通量增加，灵敏电流计的指针向右偏，那么合上开关后，将原线圈迅速插入副线圈中，穿过副线圈的磁通量增加，电流计指针将向右偏转．
(3)原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向右移动时，接入电路的电阻变大，流过原线圈的电流减小，穿过副线圈的磁通量减少，电流计指针将向左偏转．
答案：(1)见解析 (2)向右 (3)向左
「能力提升练」
1.一条形磁铁与导线环在同一平面内，磁铁的中心恰与导线环的圆心重合．如图所示，为了在导线环中产生感应电流，磁铁应( )
A．绕垂直于纸面且过O点的轴转动
B．向右平动
C．向左平动
D．N极向外，S极向里转动
解析：选D 题图中位置穿过导线环平面的磁通量为零，要使导线环中产生感应电流，只要让导线环中的磁通量发生变化，A、B、C项中的运动，导线环内的磁通量始终为零，只有D项导线环中的磁通量发生变化，故选D.
2．(2019·宁波诺丁汉大学附中检测)如图甲所示为法拉第在研究电磁感应时用过的线圈，其工作原理如图乙所示，则实验中不会使电流表指针发生偏转的是( )
A．保持开关闭合 B．开关闭合瞬间
C．开关断开瞬间 D．移动变阻器滑片
解析：选A 开关闭合状态下，线圈中电流恒定，穿过线圈的磁通量不发生变化，没有感应电流，电流表指针不会发生偏转，故A正确；当开关接通的瞬间、开关断开的瞬间或者移动变阻器滑片时，线圈中磁通量发生变化，产生感应电流，指针发生偏转，故B、C、D错误．
3．如图所示，匀强磁场区域宽为d，一正方形线框abcd的边长为L，且L>d，线框以速度v通过磁场区域，从线框进入到完全离开磁场的时间内，线框中没有感应电流的时间是( )
A. B.
C. D.
解析：选B 只有线框在进入磁场的过程中(bc边未出磁场)和线框在穿出磁场的过程中(仅ad边在磁场中切割磁感线)，穿过线框的磁通量才发生变化，产生感应电流．ad边和bc边都在磁场外时穿越磁场的过程中，没有感应电流，则t＝，故B正确．
4.(多选)如图所示是等腰直角三棱柱，其中侧面abcd为正方形，边长为L，它们按图示位置放置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，下面说法中正确的是( )
A．通过abcd平面的磁通量大小为B·L2
B．通过dcfe平面的磁通量大小为B·L2
C．通过abfe平面的磁通量大小为B·L2
D．通过整个三棱柱的磁通量为零
解析：选BD 由公式Φ＝BScos θ可以得出通过面abcd的磁通量Φ1＝BL2cos 45°＝BL2，A错误；通过面dcfe的磁通量Φ2＝B·L2，B正确；通过面abfe的磁通量Φ3＝B·L2cos 90°＝0，C错误；而整个三棱柱表面是个闭合曲面，穿入与穿出的磁感线条数相等，即穿过它的净磁感线的条数是0，故穿过整个三棱柱的磁通量为零，D正确．
5.边长l＝10 cm的正方形线框，固定在匀强磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，如图所示．磁感应强度随时间变化的规律为B＝(2＋3t)(T)，则3 s内穿过线圈的磁通量的变化量ΔΦ为多少？
解析：3 s内就是从0到3 s末，所以0 s时磁感应强度为B1＝(2＋3×0)T＝2 T，
3 s末时的磁感应强度为B2＝(2＋3×3)T＝11 T，
所以ΔΦ＝ΔBS＝(11－2)×0.12 Wb＝9×10－2 Wb.
答案：9×10－2 Wb
6．如图甲所示，一个电阻为R、面积为S的矩形导线框abcd，水平放置在匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，方向与ad边垂直并与线框平面成45°角，O、O′分别是ab边和cd边的中点．现将线框右半边ObcO′绕OO′逆时针旋转90°到图乙所示位置，求在这一过程中，线框中磁通量的变化量为多少？
解析：穿过线框aOO′d部分的磁通量在这一过程中不发生改变，因此本题只需分析ObcO′部分在初、末位置时的磁通量Φ1和Φ2，求出该部分在这一过程中磁通量的变化量即可．
Φ1＝Bsin 45°·＝BS
Φ2＝－Bcos 45°·＝－BS
ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝BS.
答案：BS
1．(2019·辽源市田家炳高级中学高二模拟)一个闭合线圈中没有产生感应电流，因此可以得出( )
A．此时该处一定没有磁场
B．此时该处一定没有磁场的变化
C．闭合线圈的面积一定没有变化
D．穿过线圈平面的磁通量一定没有变化
解析：选D 根据感应电流的产生条件——闭合线圈磁通量发生变化，故一个闭合线圈中没有感应电流的产生，一定是穿过线圈平面的磁通量没有变化，D选项正确．
2．(2019·平罗月考)关于磁通量，下列说法正确的是( )
A．面积S一定的线圈放在匀强磁场中时，穿过线圈平面的磁通量是一定的
B．穿过线圈平面的磁通量越小，则该磁场的磁感应强度也越小
C．穿过线圈平面的磁通量为零，则线圈所在处的磁感应强度一定为零
D．穿过线圈平面的磁通量为零，线圈所在处的磁感应强度可能很大
解析：选D 根据磁通量的定义式Φ＝BScos θ可知，磁通量的大小与面积和磁感应强度的夹角有关，A选项错误；穿过线圈平面的磁通量越小，该磁场的磁感应强度不一定小，可能是夹角大，B选项错误；当线圈平面磁感应强度平行时，磁通量为零，磁感应强度不为零，可能很大，C选项错误，D选项正确．
3．如图所示实验装置中用于研究电磁感应现象的是( )
解析：选B 选项A是用来探究影响安培力的大小因素的实验装置；选项B是研究电磁感应现象的实验装置，观察导体棒在磁场中做切割磁感线运动时，电流表中是否会产生感应电流；选项C是用来探究安培力的方向与哪些因素有关的实验装置；选项D是奥斯特实验装置，证明通电导线周围存在磁场，故B正确．
4.(2018·泸县期中)如图，在竖直向下的匀强磁场中，有一闭合导体环，环面与磁场方向垂直，当导体环在磁场中完成下述运动时，可能产生感应电流的是( )
A．导体环保持水平方向在磁场中向上或向下运动
B．导体环保持水平方向向左或向右加速平动
C．导体环以垂直环面，通过环心的轴转动
D．导体环以一条直径为轴，在磁场中转动
解析：选D 闭合回路磁通量发生变化，产生感应电流，导体环在磁场中向上或向下运动，磁通量不变，导体环向左或向右加速平动，磁通量也不变，不产生感应电流，A、B选项错误；导体环以垂直环面，通过环心的轴转动，穿过线圈的磁通量仍不变，不产生感应电流，C选项错误；导体环以一条直径为轴，在磁场中转动时，有效面积S在变化，磁通量变化，将产生感应电流，D选项正确．
5.如图所示，在条形磁铁的外面套着一个闭合金属弹簧线圈P，现用力从四周拉弹簧线圈，使线圈包围的面积变大，则下列关于穿过弹簧线圈磁通量的变化以及线圈中是否有感应电流产生的说法中，正确的是( )
A．磁通量增大，有感应电流产生
B．磁通量增大，无感应电流产生
C．磁通量减小，有感应电流产生
D．磁通量减小，无感应电流产生
解析：选C 本题中条形磁铁磁感线的分布如图所示(从上向下看)．
磁通量是指穿过一个面的磁感线的多少，由于竖直向上的和竖直向下的磁感线要抵消一部分，当弹簧线圈P的面积扩大时，竖直向下的磁感线条数增加，而竖直向上的磁感线条数是一定的，故穿过这个面的磁通量将减小，回路中会有感应电流产生.
6．如图所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环a，下列各种情况中铜环a中没有感应电流的是( )
A．将开关突然断开的瞬间
B．线圈中通以恒定的电流
C．通电时，使滑动变阻器的滑片P做加速移动
D．通电时，使滑动变阻器的滑片P做匀速移动
解析：选B 将电键突然断开的瞬间，线圈产生的磁场从有到无，穿过铜环a的磁通量减小，产生感应电流，故A不符合题意；线圈中通以恒定的电流时，线圈产生稳恒的磁场，穿过铜环a的磁通量不变，没有感应电流产生，故B符合题意；通电时，使变阻器的滑片P做加速滑动时，变阻器接入电路的电阻变化，回路中电流变化，线圈产生的磁场变化，穿过铜环a磁通量变化，产生感应电流，故C不符合题意；通电时，使变阻器的滑片P做匀速滑动时，变阻器接入电路的电阻减小，回路中电流增大，线圈产生的磁场增强，穿过铜环a磁通量增大，产生感应电流，故D不符合题意．
7．磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图所示，通有恒定电流的直导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由位置1平移到位置2，第二次将线框由位置1绕cd边翻转到位置2，设前后两次通过线框的磁通量变化分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则( )
A．ΔΦ1>ΔΦ2 B．ΔΦ1＝ΔΦ2
C．ΔΦ1<ΔΦ2 D．无法确定
解析：选C 第一次将线框由位置1平移到位置2，磁感线从线框的同一侧穿入，ΔΦ1为前后两位置磁通量的绝对值之差．第二次将线框由位置1绕cd边翻转到位置2，磁感线从线框的不同侧穿入，ΔΦ2为前后两位置磁通量的绝对值之和．故ΔΦ1<ΔΦ2，选项C正确．
8．如图所示，是“研究电磁感应现象”的实验装置．
(1)将图中所缺导线补充完整．
(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后，将原线圈迅速插入副线圈中，电流计指针将________(选填“向左”“向右”或“不”)偏转．
(3)原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向右移动时，电流计指针将________(选填“向左”“向右”或“不”)偏转．
解析：(1)“研究电磁感应现象”的实验电路分两部分，一部分是含有电源的电路，另一部分是含有电流计的电路，要使原线圈产生磁场必须对其通电，故电源、开关、滑动变阻器、原线圈组成闭合电路，灵敏电流计与副线圈组成另一个闭合电路，如图所示：
(2)闭合开关时，穿过副线圈的磁通量增加，灵敏电流计的指针向右偏，那么合上开关后，将原线圈迅速插入副线圈中，穿过副线圈的磁通量增加，电流计指针将向右偏转．
(3)原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向右移动时，接入电路的电阻变大，流过原线圈的电流减小，穿过副线圈的磁通量减少，电流计指针将向左偏转．
答案：(1)见解析 (2)向右 (3)向左
「能力提升练」
1.一条形磁铁与导线环在同一平面内，磁铁的中心恰与导线环的圆心重合．如图所示，为了在导线环中产生感应电流，磁铁应( )
A．绕垂直于纸面且过O点的轴转动
B．向右平动
C．向左平动
D．N极向外，S极向里转动
解析：选D 题图中位置穿过导线环平面的磁通量为零，要使导线环中产生感应电流，只要让导线环中的磁通量发生变化，A、B、C项中的运动，导线环内的磁通量始终为零，只有D项导线环中的磁通量发生变化，故选D.
2．(2019·宁波诺丁汉大学附中检测)如图甲所示为法拉第在研究电磁感应时用过的线圈，其工作原理如图乙所示，则实验中不会使电流表指针发生偏转的是( )
A．保持开关闭合 B．开关闭合瞬间
C．开关断开瞬间 D．移动变阻器滑片
解析：选A 开关闭合状态下，线圈中电流恒定，穿过线圈的磁通量不发生变化，没有感应电流，电流表指针不会发生偏转，故A正确；当开关接通的瞬间、开关断开的瞬间或者移动变阻器滑片时，线圈中磁通量发生变化，产生感应电流，指针发生偏转，故B、C、D错误．
3．如图所示，匀强磁场区域宽为d，一正方形线框abcd的边长为L，且L>d，线框以速度v通过磁场区域，从线框进入到完全离开磁场的时间内，线框中没有感应电流的时间是( )
A. B.
C. D.
解析：选B 只有线框在进入磁场的过程中(bc边未出磁场)和线框在穿出磁场的过程中(仅ad边在磁场中切割磁感线)，穿过线框的磁通量才发生变化，产生感应电流．ad边和bc边都在磁场外时穿越磁场的过程中，没有感应电流，则t＝，故B正确．
4.(多选)如图所示是等腰直角三棱柱，其中侧面abcd为正方形，边长为L，它们按图示位置放置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，下面说法中正确的是( )
A．通过abcd平面的磁通量大小为B·L2
B．通过dcfe平面的磁通量大小为B·L2
C．通过abfe平面的磁通量大小为B·L2
D．通过整个三棱柱的磁通量为零
解析：选BD 由公式Φ＝BScos θ可以得出通过面abcd的磁通量Φ1＝BL2cos 45°＝BL2，A错误；通过面dcfe的磁通量Φ2＝B·L2，B正确；通过面abfe的磁通量Φ3＝B·L2cos 90°＝0，C错误；而整个三棱柱表面是个闭合曲面，穿入与穿出的磁感线条数相等，即穿过它的净磁感线的条数是0，故穿过整个三棱柱的磁通量为零，D正确．
5.边长l＝10 cm的正方形线框，固定在匀强磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，如图所示．磁感应强度随时间变化的规律为B＝(2＋3t)(T)，则3 s内穿过线圈的磁通量的变化量ΔΦ为多少？
解析：3 s内就是从0到3 s末，所以0 s时磁感应强度为B1＝(2＋3×0)T＝2 T，
3 s末时的磁感应强度为B2＝(2＋3×3)T＝11 T，
所以ΔΦ＝ΔBS＝(11－2)×0.12 Wb＝9×10－2 Wb.
答案：9×10－2 Wb
6．如图甲所示，一个电阻为R、面积为S的矩形导线框abcd，水平放置在匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，方向与ad边垂直并与线框平面成45°角，O、O′分别是ab边和cd边的中点．现将线框右半边ObcO′绕OO′逆时针旋转90°到图乙所示位置，求在这一过程中，线框中磁通量的变化量为多少？
解析：穿过线框aOO′d部分的磁通量在这一过程中不发生改变，因此本题只需分析ObcO′部分在初、末位置时的磁通量Φ1和Φ2，求出该部分在这一过程中磁通量的变化量即可．
Φ1＝Bsin 45°·＝BS
Φ2＝－Bcos 45°·＝－BS
ΔΦ＝|Φ2－Φ1|＝BS.
答案：BS